Capteur de qualité de l'air à base de carbone

Les scientifiques ont mis au point un dioxyde d'azote très sensible et précis (NO₂ ) capteur qui a des applications potentielles de sauvetage dans les environnements domestiques, publics et industriels. Exposition à long terme au NO₂ — un polluant atmosphérique majeur provenant des moteurs à combustion et des processus industriels — peut causer des problèmes respiratoires, qui peuvent être particulièrement graves, voire mortels, pour les bébés et les asthmatiques. Le capteur de gaz pourrait fournir des lectures précises de NO₂ niveaux dans l'environnement local dans un appareil Internet des objets abordable et portable, qui pourrait se synchroniser avec les smartphones et les applications.

Surveillance de la qualité de l'air pour prévenir l'exposition au NO₂ à des niveaux de parties par milliard (ppb) n'est actuellement possible qu'avec un équipement lourd et coûteux et est donc rarement mis en œuvre. L'objectif de ce travail était de créer un appareil suffisamment sensible et précis pour détecter moins de 20 ppb de NO₂ dans les airs, mais cela fonctionnerait également dans des situations réelles et serait suffisamment pratique et abordable pour avoir le potentiel d'une utilisation généralisée.

La percée a eu lieu lorsque l'équipe a développé un NO₂ couche de détection basée sur un aérogel de carbone déposé par laser (LDCA), dont ils ont trouvé qu'elle avait une sélectivité exceptionnelle vis-à-vis du NO₂ sur d'autres polluants atmosphériques courants, ce qui le rend unique parmi les nanomatériaux de carbone. À l'aide d'un processus laser en une étape évolutif et peu coûteux, le film mince, poreux et bien adhérent de LDCA est déposé sur des électrodes, qui peuvent ensuite être logées dans une gamme de structures de dispositifs pour une surveillance continue de l'air. Le capteur est si sensible qu'il peut détecter près de 10 ppb de NO₂ en moins de 15 minutes et surtout, peut fonctionner à température ambiante, même dans des conditions humides, un environnement problématique pour de nombreux autres capteurs.

Comme la condensation sur une vitre, les nanomatériaux tels que le carbone utilisé dans ce développement, ont presque toujours de l'eau de surface. Normalement, c'est négatif, car cela interfère avec la technologie, mais dans ce cas, l'équipe a pu utiliser la couche d'eau à son avantage pour dissoudre sélectivement NO₂ au lieu d'autres substances volatiles que l'on trouve normalement dans les conditions ambiantes.

Les applications potentielles du capteur pourraient inclure un dispositif de sécurité pour surveiller la qualité de l'air dans la chambre d'un bébé, pour aider à informer les meilleurs itinéraires à pied ou à vélo et les heures de la journée pour éviter des niveaux de pollution élevés, et même par des agents immobiliers pour fournir une maison potentielle acheteurs avec des informations sur le NO₂ niveaux dans une maison et une zone.

Les données pourraient également alimenter une base de données nationale ou mondiale de surveillance de la pollution afin d'effectuer une action positive sur la qualité de l'air.